結構鋼厚壁環鍛件的軋制成形方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種環形鍛件的軋制成形方法，特別是涉及了結構鋼厚壁環鍛件的軋 制成形方法。
【背景技術】
[0002] 環件的軋制成形是指在主輥和芯輥軋制力的作用下，壁厚減小，內外徑增大的塑 性成形方式。這種成形方式在生產厚壁環鍛件時，靠近環件內壁和外壁的金屬材料的流動 速度要高于中間部位金屬材料的流動速度，而且壁厚越大，兩者之間的差異也越大，如果采 用矩形環坯軋制成形時，會導致成形后的厚壁環鍛件的上端面出現凹槽，即靠近外壁部分 和靠近內壁部分的高度要大于中間部分的高度。
[0003] 目前，這類環件缺陷的解決方法通常有兩種：一是放大鍛件高度方向尺寸，然后機 加車除端面凹槽或者折疊的方法；二是加大錐輥的下壓速度，防止靠近內壁和外壁兩側的 高度增長過快。第一種方法會破壞鍛件端面的金屬流線，降低環件的強度，而且浪費材料。 第二種方法雖然內壁和外壁兩側的高度增長得到了抑制，卻也容易使過量的金屬材料流向 內壁和外壁兩側上端，并在此處積壓形成折疊；而且如果錐輥的下壓速度過快，還會使鍛件 端面出現嚴重的溫升現象，嚴重影響鍛件質量。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種采用靠近內壁處具有凸臺的異形環坯成形 為厚壁環鍛件的方法，該方法能夠避免鍛件端面出現凹槽或折疊等缺陷，并且提高環件的 性能和材料利用率。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明所述結構鋼厚壁環鍛件的軋制成形方法，其技術方 案包括以下步驟：
[0006] 把按規格下料的結構鋼棒材在鍛造加熱爐內加熱到1100°C?1200°C的變形溫 度，鐓粗、沖孔、預軋成矩形環坯；
[0007] 把矩形環坯放在壓力機的砧板上，再將專用模具均勻放在矩形環坯上，以F= 420KN?4000KN的下壓力驅動壓錘向下移動，并將矩形環坯壓成所需異形環坯，其中，異形 環坯的外壁高度h/j、于厚壁環鍛件的高度h，異形環坯的內壁高度h2要大于厚壁環鍛件的 高度h;異形環坯的凸臺上端面厚度d2是異形環坯總厚度d^勺0. 25?0. 35倍，下端面厚 度d3要大于或等于0. 4倍異形環坯的總厚度d1;
[0008] 將異形環坯重新加熱到1100 °C?1200°C的變形溫度后裝入環軋機，設定主輥轉 速為1.Orad/s、錐棍轉速為0. 9rad/s，當異形環還被咬入進行乳制后，控制徑向乳制力為 320KN?3000KN、軸向軋制力為240KN?2800KN，分別驅動主輥以Vl = 2. 00mm/s?4. 00mm/ s徑向進給速度、錐棍以v2= 1. 10mm/s?2. 20mm/s的軸向進給速度進行乳制成形；
[0009] 當異形部分的空腔被全部充滿時，剛好達到了厚壁環鍛件所需尺寸；控制錐輥不 再向下作進給運動，調整徑向進給速度為0. 40mm/s并逐步減小，對其進行校圓、整形，最終 成形為矩形的厚壁環鍛件。
[0010] 所述主輥的徑向進給速度Vl和錐輥的軸向進給速度V2滿足關系如下：
【主權項】
1. 一種結構鋼厚壁環鍛件的軋制成形方法，其特征在于，包括以下步驟： 把按規格下料的結構鋼棒材在鍛造加熱爐內加熱到1100 °C?1200 °C的變形溫度，鐓 粗、沖孔、預軋成矩形環坯； 把矩形環坯放在壓力機的砧板上，再將專用模具均勻放在矩形環坯上，以F= 420KN? 4000KN的下壓力驅動壓錘向下移動，并將矩形環坯壓成所需異形環坯，其中，異形環坯的外 壁高度4小于厚壁環鍛件的高度h，異形環坯的內壁高度h2要大于厚壁環鍛件的高度h;異 形環坯的凸臺上端面厚度d2是異形環坯總厚度d^勺0. 25?0. 35倍，下端面厚度d3要大 于或等于0. 4倍異形環坯的總厚度d1; 將異形環坯重新加熱到1100°C?1200°C的變形溫度后裝入環軋機，設定主輥轉速 為1.Orad/s、錐棍轉速為0. 9rad/s，當異形環還被咬入進行乳制后，控制徑向乳制力為 320KN?3000KN、軸向軋制力為240KN?2800KN，分別驅動主輥以Vl = 2. 00mm/s?4. 00mm/ s徑向進給速度、錐棍以v2= 1. 10mm/s?2. 20mm/s的軸向進給速度進行乳制成形； 當異形部分的空腔被全部充滿時，剛好達到了厚壁環鍛件所需尺寸；控制錐輥不再向 下作進給運動，調整徑向進給速度為0. 40mm/s并逐步減小，對其進行校圓、整形，最終成形 為矩形的厚壁環鍛件。
2. 根據權利要求1所述的結構鋼厚壁環鍛件的軋制成形方法，其特征在于，所述結構 鋼為38CrA合金。
3. 根據權利要求1或2所述的結構鋼厚壁環鍛件的軋制成形方法，其特征在于，所述主 輥的徑向進給速度Vl和錐輥的軸向進給速度v2滿足關系如下：
式中噸異形環坯的總厚度、h2為異形環坯內壁的高度、d為厚壁環鍛件的厚度、h厚壁 環鍛件的高度。
4. 根據權利要求1或2所述的結構鋼厚壁環鍛件的軋制成形方法，其特征在于，所述專 用模具的上、下兩端分別設計了形狀相同、尺寸不同的兩個模具型腔。
5. 根據權利要求1或2所述的結構鋼厚壁環鍛件的軋制成形方法，其特征在于，所述厚 壁環鍛件的高厚比在〇. 5?1. 2之間。
【專利摘要】本發明公開了一種結構鋼厚壁環鍛件的軋制成形方法，其步驟為：先將中間坯設計成靠近內壁處具有凸臺的異形環坯；再根據等體積原則計算出異形環坯的各個尺寸；根據異形環坯的形狀及尺寸設計專用模具；再將結構鋼棒材加熱到變形溫度后，經鐓粗、沖孔、預軋，并在專用模具的作用下制備成異形環坯；將該異形環坯重新加熱至變形溫度，并配合合適的軋制參數，將異形環坯軋制成厚壁環鍛件。該方法，能夠有效地解決厚壁環鍛件軋制過程中出現的凹槽、折疊等缺陷，提高厚壁環鍛件的軋制質量。該方法用于厚壁環鍛件的軋制成形。
【IPC分類】B21H1-06
【公開號】CN104550585
【申請號】CN201410775989
【發明人】歐陽斌, 李興品, 劉彥成, 李玉鳳, 羅順明
【申請人】貴州安大航空鍛造有限責任公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月15日